8-800mm变焦，恒定光圈F/0. 95的全画幅镜头理论上能否实现？
首先，回答核心问题：理论上，一个恒定光圈 F/0.95 的 8800mm 全画幅变焦镜头，在目前的物理和光学原理下，是不太可能实现的，至少以我们目前的技术水平来看是极其困难且不切实际的。
虽然光学理论允许各种焦距和光圈组合存在，但将其具体化为一个实际可制造的镜头时，会遇到许多严峻的挑战。下面我将从多个维度详细解释为什么会出现这些困难：
1. 物理尺寸与重量的巨大挑战
理解变焦镜头的结构： 变焦镜头通常由多个镜片组组成，这些镜片组在拍摄时会相互移动以改变焦距和实现变焦。为了改变焦距（从广角到长焦），镜片组的移动范围和组合方式会变得非常复杂。
理解大光圈的挑战： 大光圈（F/0.95）意味着镜头需要非常大的进光量。为了实现这一点，镜头的前镜片直径必须非常大。光圈值 (fnumber) 的定义是：
$f = frac{ ext{镜头后顶点到像面的距离}}{ ext{通光孔直径}}$
对于一个 800mm 的长焦镜头，即使是较小的通光孔直径也会产生非常大的后顶点到像面距离（即焦距）。如果还要保持 F/0.95 如此大的光圈，那么通光孔直径必须巨大无比。
结合变焦和恒定大光圈：
广角端 (8mm): 即使是 8mm 的广角镜头，如果需要 F/0.95 的光圈，前镜片直径也会非常大，因为：$D = f imes ext{fnumber} = 8mm imes 0.95 approx 7.6mm$ (这是理论上通光孔直径，实际前镜片直径会更大)。
长焦端 (800mm): 对于 800mm 焦距，要实现 F/0.95 的光圈，需要的通光孔直径是：$D = 800mm imes 0.95 approx 760mm$。
这意味着，在 800mm 端，镜头的前镜片直径需要达到 760mm！ 这是一个直径接近一米的镜片，远超我们目前能够制造和安装的大型光学元件的范畴。
重量和体积的推断：
即使我们能制造出这么大的镜片，考虑到变焦机制中需要移动的多个镜片组，并且每一个镜片（特别是长焦端的大型镜片）都需要厚重的玻璃或特殊材料来矫正像差，整个镜头的重量和体积将是惊人的。它可能比一辆小汽车还要重，需要独立的支撑系统来操作。
2. 光学像差的严重挑战
像差的定义： 在光学成像中，像差是指实际成像与理想成像之间存在的差异。常见的像差包括球差、色差（轴向色差、倍率色差）、彗差、场曲、像散等。
大光圈对像差的影响： 光圈越大（光圈值越小），进入镜头的光线角度就越大。这些来自成像平面的边缘光线，其性质与中心光线不同，更容易产生各种像差。F/0.95 已经是目前最极端的光圈之一，它对像差控制的要求极高。
变焦对像差的影响： 变焦镜头为了在不同焦距下都能获得清晰的成像，需要在整个变焦范围内精确地调整镜片组的相对位置。这使得像差的校正变得极其复杂。一个在某个焦距下校正良好的像差，在另一个焦距下可能就会变得非常严重。
结合大光圈和变焦：
在 8800mm 这样的超大变焦比（100:1）下，同时保持 F/0.95 的恒定光圈，意味着镜头需要在两种截然不同的成像条件下（广角小景深 vs 长焦大景深和压缩感）以及数十个中间焦距上，都将所有像差控制到接近零的水平。这在理论上是几乎不可能完成的任务，即使使用最先进的镜片设计和最昂贵的材料。
需要克服的特定像差问题：
场曲 (Field Curvature): 像场不是一个平面，而是弯曲的。在大光圈长焦镜头中尤其明显。变焦会改变场曲的曲率，使其在不同焦距下都完美平坦是极其困难的。
像散 (Astigmatism): 在不同方向的平面上的焦点不同。在大光圈下更容易出现。
色差 (Chromatic Aberration): F/0.95 的大光圈会暴露所有色差问题，特别是轴向色差，可能导致彩色轮廓。超长焦镜头也容易出现倍率色差。
畸变 (Distortion): 在广角端，桶形或枕形畸变可能很明显。在长焦端，畸变相对较小，但整个变焦范围内保持低畸变也是挑战。
为了校正这些像差，需要使用大量的镜片，包括特殊材质（如萤石、ED玻璃）和非球面镜片。但镜片越多，镜头越长，光线通过介质的次数越多，也会引入新的问题（如光线损失、次级色散等）。
3. 光线损失和透光率的挑战
光线损失： 每经过一片镜片，光线都会有一定比例的损失（反射、吸收）。镜片越多，光线损失就越大。制造一个包含几十片镜片的 8800mm 变焦镜头，即使有非常好的增透膜（Antireflective coating），其总透光率也会显著下降。
恒定光圈的定义： 恒定光圈是指在整个变焦范围内，镜头的最大可用光圈保持不变。在 F/0.95 这样极端的光圈下，即使微小的光线损失都会影响最终的成像亮度。如果镜头内部因为镜片数量多而导致光线损失严重，那么实际的有效光圈可能远小于 F/0.95，失去了其存在的意义。
4. 制造工艺与成本的极端挑战
制造精度： 要制造出符合光学设计要求、能够实现 F/0.95 和 8800mm 变焦的镜头，需要极其高的制造精度。镜片的曲率、表面质量、中心度、同心度都必须达到工业生产中的极限。
特殊材料： 为了校正像差，需要大量使用昂贵的特殊光学玻璃和加工工艺，例如：
萤石镜片 (Fluorite): 具有极低的色散，但非常脆弱且成本高昂。
超低色散玻璃 (ED/UD/XD Glass): 用于减少色差。
非球面镜片 (Aspherical Lenses): 可以大幅减少球差和场曲，但制造难度大，尤其是在大直径和高精度要求下。
装配精度： 变焦镜头的镜片组需要非常精确地组装和对焦，以确保在不同焦距下的光学性能。对于一个如此庞大且复杂的系统，任何微小的偏差都会导致成像质量下降。
成本： 考虑到上述的材料、制造和装配的挑战，这样一个镜头的研发和生产成本将是天文数字，远超任何消费级或专业级市场能够接受的范围。它可能只存在于理论研究项目或极其昂贵的科学仪器中。
5. 当前技术水平的现实
现有长焦变焦镜头： 目前市场上最好的长焦变焦镜头，如 100400mm、150600mm，最大光圈通常是 F/4.56.3 甚至更小。而超长焦定焦镜头（如 800mm）可以做到 F/5.6 或 F/4。即使是追求极致大光圈的定焦镜头，如富士的 GF120mm F/4Macro 或徕卡的 Noctilux 系列（50mm F/0.95, 75mm F/1.25），也远未达到 800mm 的焦距。
恒定光圈的极限： 商业化生产的变焦镜头中，恒定大光圈的极限通常在 F/2.8。少数超大光圈变焦镜头（如一些电影镜头）可以做到 F/1.5 或 F/1.4，但这通常是在中短焦距范围内。将恒定大光圈推到 F/0.95 级别，并且覆盖如此宽广的焦距范围，是前所未有的挑战。
结论
理论上，光学定律允许无穷多的焦距和光圈组合。但是，将一个 8800mm 的全画幅变焦镜头设计成恒定光圈 F/0.95，在物理尺寸、重量、像差控制、光线损失、制造工艺和成本等多个方面都面临着 极其严峻甚至不可逾越的挑战。
以我们目前的材料科学、光学制造技术和成本控制能力，这样的镜头在工程上是不现实的。它可能存在于科幻小说或理论物理的探讨中，但在现实世界中，它的出现可能性微乎其微。即使理论上勉强可以“设计出来”，其制造出来后的尺寸、重量、成像质量和成本也会使其完全失去实用价值。
虽然光学理论允许各种焦距和光圈组合存在，但将其具体化为一个实际可制造的镜头时，会遇到许多严峻的挑战。下面我将从多个维度详细解释为什么会出现这些困难：
1. 物理尺寸与重量的巨大挑战
理解变焦镜头的结构： 变焦镜头通常由多个镜片组组成，这些镜片组在拍摄时会相互移动以改变焦距和实现变焦。为了改变焦距（从广角到长焦），镜片组的移动范围和组合方式会变得非常复杂。
理解大光圈的挑战： 大光圈（F/0.95）意味着镜头需要非常大的进光量。为了实现这一点，镜头的前镜片直径必须非常大。光圈值 (fnumber) 的定义是：
$f = frac{ ext{镜头后顶点到像面的距离}}{ ext{通光孔直径}}$
对于一个 800mm 的长焦镜头，即使是较小的通光孔直径也会产生非常大的后顶点到像面距离（即焦距）。如果还要保持 F/0.95 如此大的光圈，那么通光孔直径必须巨大无比。
结合变焦和恒定大光圈：
广角端 (8mm): 即使是 8mm 的广角镜头，如果需要 F/0.95 的光圈，前镜片直径也会非常大，因为：$D = f imes ext{fnumber} = 8mm imes 0.95 approx 7.6mm$ (这是理论上通光孔直径，实际前镜片直径会更大)。
长焦端 (800mm): 对于 800mm 焦距，要实现 F/0.95 的光圈，需要的通光孔直径是：$D = 800mm imes 0.95 approx 760mm$。
这意味着，在 800mm 端，镜头的前镜片直径需要达到 760mm！ 这是一个直径接近一米的镜片，远超我们目前能够制造和安装的大型光学元件的范畴。
重量和体积的推断：
即使我们能制造出这么大的镜片，考虑到变焦机制中需要移动的多个镜片组，并且每一个镜片（特别是长焦端的大型镜片）都需要厚重的玻璃或特殊材料来矫正像差，整个镜头的重量和体积将是惊人的。它可能比一辆小汽车还要重，需要独立的支撑系统来操作。
2. 光学像差的严重挑战
像差的定义： 在光学成像中，像差是指实际成像与理想成像之间存在的差异。常见的像差包括球差、色差（轴向色差、倍率色差）、彗差、场曲、像散等。
大光圈对像差的影响： 光圈越大（光圈值越小），进入镜头的光线角度就越大。这些来自成像平面的边缘光线，其性质与中心光线不同，更容易产生各种像差。F/0.95 已经是目前最极端的光圈之一，它对像差控制的要求极高。
变焦对像差的影响： 变焦镜头为了在不同焦距下都能获得清晰的成像，需要在整个变焦范围内精确地调整镜片组的相对位置。这使得像差的校正变得极其复杂。一个在某个焦距下校正良好的像差，在另一个焦距下可能就会变得非常严重。
结合大光圈和变焦：
在 8800mm 这样的超大变焦比（100:1）下，同时保持 F/0.95 的恒定光圈，意味着镜头需要在两种截然不同的成像条件下（广角小景深 vs 长焦大景深和压缩感）以及数十个中间焦距上，都将所有像差控制到接近零的水平。这在理论上是几乎不可能完成的任务，即使使用最先进的镜片设计和最昂贵的材料。
需要克服的特定像差问题：
场曲 (Field Curvature): 像场不是一个平面，而是弯曲的。在大光圈长焦镜头中尤其明显。变焦会改变场曲的曲率，使其在不同焦距下都完美平坦是极其困难的。
像散 (Astigmatism): 在不同方向的平面上的焦点不同。在大光圈下更容易出现。
色差 (Chromatic Aberration): F/0.95 的大光圈会暴露所有色差问题，特别是轴向色差，可能导致彩色轮廓。超长焦镜头也容易出现倍率色差。
畸变 (Distortion): 在广角端，桶形或枕形畸变可能很明显。在长焦端，畸变相对较小，但整个变焦范围内保持低畸变也是挑战。
为了校正这些像差，需要使用大量的镜片，包括特殊材质（如萤石、ED玻璃）和非球面镜片。但镜片越多，镜头越长，光线通过介质的次数越多，也会引入新的问题（如光线损失、次级色散等）。
3. 光线损失和透光率的挑战
光线损失： 每经过一片镜片，光线都会有一定比例的损失（反射、吸收）。镜片越多，光线损失就越大。制造一个包含几十片镜片的 8800mm 变焦镜头，即使有非常好的增透膜（Antireflective coating），其总透光率也会显著下降。
恒定光圈的定义： 恒定光圈是指在整个变焦范围内，镜头的最大可用光圈保持不变。在 F/0.95 这样极端的光圈下，即使微小的光线损失都会影响最终的成像亮度。如果镜头内部因为镜片数量多而导致光线损失严重，那么实际的有效光圈可能远小于 F/0.95，失去了其存在的意义。
4. 制造工艺与成本的极端挑战
制造精度： 要制造出符合光学设计要求、能够实现 F/0.95 和 8800mm 变焦的镜头，需要极其高的制造精度。镜片的曲率、表面质量、中心度、同心度都必须达到工业生产中的极限。
特殊材料： 为了校正像差，需要大量使用昂贵的特殊光学玻璃和加工工艺，例如：
萤石镜片 (Fluorite): 具有极低的色散，但非常脆弱且成本高昂。
超低色散玻璃 (ED/UD/XD Glass): 用于减少色差。
非球面镜片 (Aspherical Lenses): 可以大幅减少球差和场曲，但制造难度大，尤其是在大直径和高精度要求下。
装配精度： 变焦镜头的镜片组需要非常精确地组装和对焦，以确保在不同焦距下的光学性能。对于一个如此庞大且复杂的系统，任何微小的偏差都会导致成像质量下降。
成本： 考虑到上述的材料、制造和装配的挑战，这样一个镜头的研发和生产成本将是天文数字，远超任何消费级或专业级市场能够接受的范围。它可能只存在于理论研究项目或极其昂贵的科学仪器中。
5. 当前技术水平的现实
现有长焦变焦镜头： 目前市场上最好的长焦变焦镜头，如 100400mm、150600mm，最大光圈通常是 F/4.56.3 甚至更小。而超长焦定焦镜头（如 800mm）可以做到 F/5.6 或 F/4。即使是追求极致大光圈的定焦镜头，如富士的 GF120mm F/4Macro 或徕卡的 Noctilux 系列（50mm F/0.95, 75mm F/1.25），也远未达到 800mm 的焦距。
恒定光圈的极限： 商业化生产的变焦镜头中，恒定大光圈的极限通常在 F/2.8。少数超大光圈变焦镜头（如一些电影镜头）可以做到 F/1.5 或 F/1.4，但这通常是在中短焦距范围内。将恒定大光圈推到 F/0.95 级别，并且覆盖如此宽广的焦距范围，是前所未有的挑战。
结论
理论上，光学定律允许无穷多的焦距和光圈组合。但是，将一个 8800mm 的全画幅变焦镜头设计成恒定光圈 F/0.95，在物理尺寸、重量、像差控制、光线损失、制造工艺和成本等多个方面都面临着 极其严峻甚至不可逾越的挑战。
以我们目前的材料科学、光学制造技术和成本控制能力，这样的镜头在工程上是不现实的。它可能存在于科幻小说或理论物理的探讨中，但在现实世界中，它的出现可能性微乎其微。即使理论上勉强可以“设计出来”，其制造出来后的尺寸、重量、成像质量和成本也会使其完全失去实用价值。
网友意见
适马有只200-500 2.8，就和火箭筒差不多了，已经无法手持了。蔡司曾经出过1700/4，感觉人已经扛不住了，要像机枪一样加车上，
8到800全副，按现在的光学技术，就算能实现，估计和加在山顶的天文望远镜差不多。
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